[发明专利]一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统及测量方法

说明书

一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统，包括：场景辐射计接收机阵列，用于接收场景微波信号和等功率内噪声源相干信号，并输出中频信号；定标辐射计接收机，用于接收冷空外定标信号和等功率内噪声源相干信号，并通过冷空外定标信号和匹配负载进行标定，以利用标定后的辐射计接收机实时测量等功率内噪声源相干信号；本振移相网络，场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机共用本振移相网络，以使本振移相网络向所述场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机提供所需的本振信号。本发明的微波辐射测量系统结构简单、易于实现。可实时测量等功率内噪声源相干信号，降低等功率内噪声源相干信号稳定性要求，降低工程实现难度，提高相位定标精度。

技术领域

本发明涉及星载微波辐射测量技术领域，具体涉及一种星载一维综合孔径微波辐射测量系统及测量方法。

背景技术

微波辐射计具有不受气候条件干扰，无需光照的特点，具有全天候、全天时的工作能力，甚至能够穿透一定深度的地表和植被，受到了航天大国的重视，广泛应用于气象、海洋、国土资源、环境、天文观测和深空探测领域。

为实现星载微波辐射计高空间分辨率，需要大口径天线，天线口径的增加给加工和机械扫描带来困难，综合孔径辐射探测可以避免这一困难，但系统结构复杂，并无法实现多频段一体探测。而采用一维实孔径与一维综合孔径混合的体制可以较好的折中，因此是当前新体制微波探测的研究重点与热点。

综合孔径技术是建立在多阵元协作模式基础上的，与传统的实孔径技术相比，需要额外考虑通道、天线间的一致性以及互耦、采样同步等多种因素，极大的增加了其校正上的难度和复杂度。传统的应用于实孔径的外差式辐射计只需要测量微波信号的功率，不需要考虑多阵元之间的相位差，因此不适用于综合孔径辐射计系统。同时综合孔径辐射计的相位定标主要是通过等功率内噪声源相干信号来实现的，因此在轨运行时噪声源的稳定性对于综合孔径系统定标精度具有较大的影响。最后综合孔径是通过各个阵元的相位合成来实现的，因此对于阵元间的相位偏差需要精确补偿，并基于不同相位差的冗余方程可以提高定标精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高精度幅相定标实现的星载一维综合孔径微波辐射测量系统和方法，能够协同定标系统对场景精确测量，降低高精度幅相定标实现的工程难度，解决现有一维综合孔径辐射测量技术的不足。

为解决上述问题，本发明提供一种基于高精度幅相定标实现的星载一维综合孔径微波辐射测量系统，包括：

场景辐射计接收机阵列，用于接收场景微波信号和等功率内噪声源相干信号，并输出中频信号；

定标辐射计接收机，用于接收冷空外定标信号和等功率内噪声源相干信号，并通过冷空外定标信号和匹配负载进行标定，以利用标定后的辐射计接收机实时测量等功率内噪声源相干信号；

本振移相网络，所述场景辐射计接收机阵列和定标辐射计接收机共用所述本振移相网络，以使所述本振移相网络向所述场景辐射计接收机和定标辐射计接收机提供所需的本振信号。

一种实施例中，所述场景辐射计接收机阵列由多个场景辐射计接收机构成。

一种实施例中，所述场景辐射计接收机和定标辐射计接收机均包括射频前端和接收机中频。

一种实施例中，所述射频前端依次包括馈源喇叭、匹配负载、开关、隔离器、第一低噪声放大器、温补衰减器、混频器和第二低噪声放大器；

所述开关在所述定标辐射计接收机中用于切换冷空外定标信号、匹配负载和等功率内噪声源相干信号；

所述开关在所述场景辐射计接收机中用于切换场景微波信号、匹配负载和等功率内噪声源相干信号。

一种实施例中，所述接收机中频包括中频放大器和第一高精度移相器。

一种实施例中，所述本振移相网络依次包括本振、第二高精度移相器、第三低噪声放大器和功分器网络。